JXG-50S型相敏軌道電路接收器系統(tǒng)構(gòu)成

開發(fā)背景

在鐵路非電化牽引區(qū)段的站內(nèi)軌道電路，大量使用50HZ交流連續(xù)式軌道電路(俗稱480軌道電路)。480軌道電路的信號(hào)特征是單一的:接收端的工作狀態(tài)只取決接收端信號(hào)的幅值，較二元型相敏軌道電路接收器的安全性差，目前采用的微電子型的50HZ相敏軌道接收器較JZXC-480型軌道繼電器，提高了返還系數(shù)和絕緣破損防護(hù)能力。

為滿足鐵路信號(hào)產(chǎn)品高可靠、高安全的發(fā)展需求以及城市交通快速發(fā)展的需要，研制出具有高安全性、可靠性、抗干擾能力強(qiáng)的二取二安全冗余結(jié)構(gòu)電子接收器，沈陽鐵路信號(hào)有限責(zé)任公司立項(xiàng)研制JXG-50S型相敏軌道電路接收器

系統(tǒng)構(gòu)成

JXG-50S型相敏軌道電路接收器由相敏軌道電路接收器、調(diào)相防雷器、報(bào)警盒組成。

相敏軌道電路接收器由軌道采集模塊、局部信號(hào)采集模塊、電源模塊、芯片處理模塊以及輸出電路模塊組成;調(diào)相防雷器由隔離變壓器及防雷元件組成;報(bào)警盒由采集模塊、芯片處理模塊以及輸出模塊組成。產(chǎn)品如圖1所示。

圖1 JXG-50S型相敏軌道電路接收器

功能介紹

JXG-50S型相敏軌道電路接收器主要應(yīng)用于城市鐵路、地鐵工程車輛段及廠礦鐵路非電化牽引區(qū)段的站內(nèi)軌道電路。

相敏軌道電路接收器通過采集鋼軌上的軌道信號(hào)、電源屏傳遞來的局部信號(hào)，對(duì)兩路信號(hào)進(jìn)行處理、計(jì)算、判斷出軌道處于調(diào)整或分路狀態(tài)，并通過軌道狀態(tài)控制軌道繼電器動(dòng)作。

調(diào)相防雷器主要功能對(duì)軌道信號(hào)進(jìn)行隔離防護(hù)以及雷電防護(hù)，增加調(diào)整電路，以解決部分軌道區(qū)段調(diào)整不出的現(xiàn)象。

報(bào)警盒檢查一個(gè)組合四個(gè)軌道電路接收端八臺(tái)接收器的輸出狀態(tài)，若同一個(gè)接收端的兩臺(tái)相敏軌道電路接收器輸出不一至?xí)r，報(bào)警盒延時(shí)報(bào)警，無輸出的相敏軌道電路接收器對(duì)應(yīng)的報(bào)警盒上發(fā)光管亮紅燈，同時(shí)報(bào)警盒的報(bào)警節(jié)點(diǎn)導(dǎo)通，使報(bào)警繼電器吸起。

1 迂回回路存在的安全隱患

我國(guó)電氣化鐵路站內(nèi)絕大多數(shù)采用25 Hz相敏軌道電路，這種軌道電路工作性能穩(wěn)定、節(jié)省電能，對(duì)低道床道砟電阻適應(yīng)能力強(qiáng)，可以準(zhǔn)確地進(jìn)行理論驗(yàn)算，具有和移頻、UM71／ZPW-2000機(jī)車信號(hào)信息實(shí)現(xiàn)疊加和預(yù)疊加性能，抗干擾方面能適應(yīng)萬噸重載牽引，因此得到大面積推廣使用。

但在2004年中國(guó)鐵道出版社出版的(25Hz相敏軌道電路》主要技術(shù)指標(biāo)第7條中指出：97型25 Hz相敏軌道電路“在無迂回回路的條件下，任何故障均有可靠的分路檢查”。也就是說，在有迂回回路存在時(shí)，97型25 Hz相敏軌道電路不能保證有可靠的分路檢查。經(jīng)分析，問題主要是對(duì)電氣化區(qū)段牽引返回電流軌道網(wǎng)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、技術(shù)要求和技術(shù)管理的研究不到位，以及牽引返回電流軌道網(wǎng)無可靠的依據(jù)、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，造成了軌道網(wǎng)設(shè)施相互連接(扼流、連接線、回流線、吸上線、接地線、等電位線、貫通線等)，從而構(gòu)成了迂回回路，使25 Hz相敏軌道電路在有迂回回路的情況下，送、受端扼流變壓器同側(cè)雙斷線時(shí)失去分路檢查。

2 迂回回路舉例分析

如圖1所示，在電氣化牽引區(qū)段，為了使回歸牽引電流暢通無阻地流回牽引變電所，相鄰軌道電路的扼流變壓器中點(diǎn)需相互連接，且由于車站兩端相鄰正線扼流變壓器中點(diǎn)用等電位線(橫向連接線)相連，以及吸上線、回流線的相互連接，形成了第3軌迂回回路。當(dāng)I G送、受扼流變壓器連接線同側(cè)雙斷線(如圖1中A、B點(diǎn)所示)，且有車占用情況下，軌道繼電器有可能因迂回回路的存在而錯(cuò)誤吸起，失去分路檢查。

圖2也是一個(gè)有迂回回路存在時(shí)，可能在軌道電路不完整情況下失去分路檢查的例子。

圖2中虛線為迂回徑路， I G區(qū)段軌道繼電器在有車占用或斷軌的情況下，信號(hào)電流可能經(jīng)迂回電路而使軌道繼電器錯(cuò)誤吸起。這并非軌道電路制式本身帶來的問題，而是由迂回回路造成的。

3 解決方案

針對(duì)迂回回路存在的問題，曾有相關(guān)技術(shù)人員提出從工程設(shè)計(jì)與施工出發(fā)，減少或斷開貫通地線、等電位線以及吸上線的連接。這些方案大多存在一定的局限性，且與現(xiàn)有相關(guān)規(guī)定產(chǎn)生沖突，或是由于現(xiàn)在尚無相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)而無法實(shí)施。

經(jīng)翻閱相關(guān)資料時(shí)，發(fā)現(xiàn)俄羅斯曾提出過在交流電化區(qū)段使用“消除音頻軌道電路不平衡電流的扼流圈”，并得到交通部電務(wù)局的批準(zhǔn)。該方案在“ATHC” 雜志1999年11月上做了介紹。該扼流圈采用并聯(lián)的方式，在音頻軌道電路中專門作為連通軌道牽引電流返還網(wǎng)，平衡牽引電流不對(duì)稱干擾，用作中心接地網(wǎng)絡(luò)，使形成的第3軌迂回不影響音頻軌道電路的斷線檢查(音頻軌道電路的扼流中心不連接)。該扼流圈對(duì)音頻頻率為高阻，對(duì)50 Hz牽引電流則保持低阻，不降低軌道返還網(wǎng)的低阻性。其實(shí)質(zhì)在于通過增加額外的扼流圈連通牽引電流，分解原音頻軌道電路扼流變壓器，達(dá)到既傳輸牽引電流，又傳輸信號(hào)電流的目的，巧妙解決了迂回回路帶來的問題。

從改造現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)設(shè)備的角度出發(fā)，以利舊現(xiàn)場(chǎng)既有設(shè)備為前提，減少改造后軌道電路的調(diào)整，在迂回回路存在的條件下，切斷迂回回路對(duì)軌道電路信號(hào)的影響。參考俄羅斯關(guān)于迂回回路相關(guān)問題的解決方案，認(rèn)為當(dāng)前最為簡(jiǎn)單、有效的方案是分解原扼流變壓器，既傳輸牽引電流，又傳輸信號(hào)電流，設(shè)置專門用于導(dǎo)通牽引電流的設(shè)備。同時(shí)，為了使該設(shè)備的增加對(duì)原軌道電路參數(shù)的影響降至最低，還需將其25 Hz阻抗提高至足夠大。為此，提出了在軌道電路受電端并接高阻電抗器的方案，同時(shí)經(jīng)過理論計(jì)算及試驗(yàn)驗(yàn)證，將其25 Hz阻抗標(biāo)準(zhǔn)定為不小于15 Q，則因其25 Hz阻抗遠(yuǎn)高于軌道電路終端阻抗，所以高阻電抗器的增加對(duì)原軌道電路參數(shù)影響極小。

改造示意圖如圖3所示。

將高阻電抗器牽引側(cè)兩端子分別與2根鋼軌相連，然后再將相鄰區(qū)段扼流變壓器中心點(diǎn)連接至高阻電抗器牽引側(cè)中心點(diǎn)。目前該方案已在西安鐵路局羅敷站和長(zhǎng)陵站先后上道，成功解決了改造區(qū)段因迂回回路的存在，造成軌道電路送、受端扼流變壓器同側(cè)雙斷線時(shí)失去分路檢查的問題

4 結(jié)束語

采用高阻電抗器的方案可簡(jiǎn)單、有效地解決25 Hz相敏軌道電路在有迂回回路的情況下，送、受端扼流變壓器同側(cè)雙斷線失去分路檢查的問題，有利于提高信號(hào)設(shè)備的安全性，保證行車安全。同時(shí)，該方案也為當(dāng)前客運(yùn)專線建設(shè)中綜合接地帶來的大量迂回回路找到了解決辦法。